Temperatura apparente

Temperatura apparente: scienza o bufala?

Fa caldo. Si suda. Si soffre come fosse un dantesco girone infernale, contrappasso per aver desiderato il caldo estivo. A questo già imbarazzante ciclo di sfighe cosmiche si aggiungono anche i titoli di pseudo siti meteo sensazionalistici e catastrofistici. Personalmente, una coltellata farebbe meno male. Uno degli esempi più agghiaccianti (magari) riguarda quelle che con molta superficialità viene riportata come “temperatura percepita”, ma che sarebbe più corretto definire temperatura apparente.

Fonte: [repubblica.it 26/06/19], replicato anche il [giorno dopo]

Proviamo a fare chiarezza perché l’argomento è molto serio. Le ondate di calore possono avere effetti catastrofici sulla salute, basti pensare al bilancio delle vittime di alcuni grandi eventi come l’ondata di calore Europea del 2003  (più di 14000 morti solo in Francia). Già quest'anno abbiamo battuto tutti i record  e i prossimi rischiano di essere anche peggio, non possiamo rischiare di cadere anche vittime di bufale e comunicazioni un po' troppo "sbarazzine".

Quindi si chiama temperatura apparente o percepita?

Ufficialmente si chiama temperatura apparente. È una grandezza ricavata, un prodotto secondario di misure dirette quali temperatura, umidità relativa o la velocità del vento. Viene quindi calcolata partendo da dati meteorologici. Quello di "temperatura percepita" è un nome da bar e per la scienza non esiste.

Quali sono le carattestiche della temperatura apparente?

Poiché è una grandezza derivata, la misura che se ne ottiene è soggetta ad un errore che può essere anche importante. Questo sia per motivi puramente matematici - combinare due misure a cui è associato un certo errore produce una misura il cui errore è combinazione dei due e quindi potenzialmente più grande - sia perché ricavare la formula che descrive questa grandezza non è cosa semplice, anzi.

In generale questa grandezza rappresenta il tentativo della fisica e della medicina di quantificare lo stress biologico provocato dai fattori meteorologici. Un po’ come provare a trasformare in numeri le tipiche espressioni da estate profonda “mamma che caldo”, “oggi non si respira”, “questo caldo mi butta giù” e via discorrendo…

Si è cercata – e ci si sta ancora lavorando [AA] – una relazione che leghi le misure meteorologiche, come temperatura, umidità relativa e velocità del vento con la risposta biologica dell’individuo: fisica e medicina; dati e sensazioni.

Un po' di storia

La temperatura apparente, in quanto variabile esprimente la sensazione di afa, fu descritta per la prima volta da Steadman nel 1979. Per poter ricavare un valore fisico che tenesse conto di tutte le complesse interazioni che intercorrono tra il nostro sistema biologico e l’ambiente esterno dovette creare un modello con DICIOTTO parametri molto specifici come la “resistenza dei vestiti al trasferimento di calore” o “la temperatura superficiale della pelle” il cui peso fu definito grazie a complesse analisi statistiche.

Negli anni successivi sono stati creati modelli notevolmente più semplificati e quindi più adatti ad un utilizzo quotidiano nei bollettini meteorologici. Tra questi modelli per il calcolo della temperatura apparente, il più diffuso è quello utilizzato dal National Weather Service  americano (NWS).

Un'idea, due grandezze fisiche

Per il NWS alla grandezza definita temperatura apparente, solitamente si associano due diverse misure: il wind chill e l’heat index.

La prima, il wind chill, è derivata dalla combinazione di temperatura e velocità del vento; descrive quindi quanto il vento possa acuire la nostra sensazione di freddo. La seconda, l’heat index, sfrutta invece una combinazione di temperatura ed umidità per valutare quanto la nostra sensazione di caldo è aumentata dalla presenza di umidità elevate. Le due vengono usate in condizioni differenti. Si usa il wind chill per temperature inferiori a 10°C (50°F) mentre l’heat index si usa per temperature superiori a circa 27°C (80°F); per temperature comprese tra 10° e 27° la temperatura apparente corrisponde alla temperatura ambiente dell’aria.

Come si costruisce l'Heat Index?

Visti i limiti di applicazione di Heat Index e Wind Chill si capisce come, in estate, la temperatura apparente cui si fa riferimento sia l’Heat Index. Per il NWS questa è “una misura soggettiva di cosa percepirebbe il corpo umano nel momento in cui si tenga conto dell’umidità relativa nel calcolo della temperatura.“ L’Heat Index attualmente in uso è un miglioramento di un risultato ottenuto da molteplici analisi statistiche introdotte nel 1990 dal NWS. L'indice inizialmente era così definito:

Dove T è la temperatura in gradi F e RH la temperatura relativa in %. Il valore così ottenuto è una temperatura in gradi F. A questa formula possono anche essere associati delle correzioni che tengano conto di umidità relative eccessivamente basse o troppo alte, che però vi risparmio.

Tuttavia questa ricostruzione statistica non è appropriata quando le condizioni di temperatura e umidità producono un Heat Index inferiore a 80 °F. In questi casi, è necessario usare una formula più semplice

Nella pratica questa formula più semplice viene applicata per prima e i risultati mediati con la temperatura. Se il valore di HI che se ne ottiene è maggiore di 80° F, viene applicata la formula principale mostrata in precedenza, con tutte le dovute correzioni.

Temperatura apparente e fattore di rischio

Un dato di temperatura apparente da solo non basta. Anzi rischia di essere anche pericoloso perché può creare notevole allarmismo. Si tratta solodell’ennesimo valore meteorologico difficilmente interpretabile dall’utente medio.

Per questo motivo, e per poter riportare i valori numerici alle "sensazioni biologiche", gli stessi sviluppatori dell’indice hanno realizzato una tabella che permette di associare questi valori di temperature apparenti a livelli di stress e pericolo cui si può incorrere. Così, la tabella mostra per dati valori di temperatura ed umidità quale HI ci si aspetta e a questo viene associato un fattore di rischio.

Quello della temperatura apparente rappresenta quindi un capitolo della fisica dell'atmosfera estremamente complesso e sfaccettato. Frutto di anni di studi ed in continuo aggiornamento.

In definitiva...

• Per gli scienzati esiste la temperatura apparente. Quando gli scienziati sono al bar potrebbe anche scappargli che esiste la temperatura percepita, ma sarebbe una svista.

• La temperatura apparente esiste in due forme: Wind Chill (usata nei mesi invernali quando le temperature sono rigide) e Heat Index (usata in presenza di temperature e umidità elevate). Diffidate da chi vi spaccia entrambe tutto l'anno.

• Essendo una grandezza ricavata con rigidi campi di applicazione diffidate da valori che sembrano impossibili. Probabilmente lo sono.

• Tra un sito che riporta solo la temperatura apparente ed uno che riporta solo il fattore di rischio scegliete sempre il secondo. Le temperature apparenti nascono allo scopo di dare una indicazione su quali siano i fattori di rischio per la salute. Un sito che li riporta correttamente vi sta dando le giuste indicazioni.

FONTI

Equazioni HI: SITO WPC-NOAA  Tabella fattori di rischio: Wikipedia  e SITO NWS-NOAA  Steadman R.G. _ 1979. The Assessment of Sultriness. Part I: A Temperature-Humidity Index based on Human Physiology and Clothing Science, J. Appl. Meteorol., v.18; 861-873_ Rothfusz, L.P. , 1990. The Heat Index "Equation" (or, more than you wanted to know about Heat Index). Scientific Services Division, NWS Southern Region HQ, Fort Worth, TX. Watts J.D., Kalkstein L.S. , 2004. The Development of a Warm-Weather Relative Stress Index for Environmental Applications, J. Appl. Meteor., v.43; 503-514

Approfondimenti

[AA] Lo stato dell’arte sugli heat index: Anderson, Bell, Peng  Calore e salute: McGregor, Koppe, Kovats 

Questo articolo è stato originariamente realizzato per il sito Meteone Puglia e Basilicata  come risposta ad un post  della loro pagina corretto ma secondo me non esaustivo.

La foto dei termometri è della piattaforma Pixabay